Düzce il merkezi 39051 dakika kuzey enlemi ile 31008 dakika doğu boylamında yer alır. Türkiye'nin illeri arasındaki yeri, Bolu ili topraklarının batı ve kuzeyinde Sakarya ilinin doğusunda ve Zonguldak İlinin güneybatısında yer alır. Kuzeyinde Karadeniz ile sınırdır. Diğer illerle sınırlarını tabii sınırlar oluşturur. Bu sınırlar kuzeybatıda Sakarya ile Melen Çayı, batı ve güneyde dağların üst kısımları oluşturur. Deniz seviyesinden yüksekliği 160 metre kadardır. Güneydeki bu dağlar, batıdan doğuya Keremali, Elmacık, Güney Bolu ve Sünnice dağlarıdır.

Yollara göre doğu-batı yönünde uzanan D-100 karayolu ile TEM otobanı üzerinde yer alır. Bu yollar il merkezinden geçer. Bu konumu ile Avrupa-Asya arasında transit yol üzerindedir. D-100 karayolu il merkezinden ayrılarak Akçakoca ilçesi üzerinden Zonguldak İline bağlanır. Düzce bu konumu ile yol kavşağı şehridir. Düzce'nin kuzeyinde Akçakoca, kuzeydoğusunda Yığılca, kuzeybatısında Çilimli ve Cumayeri, batısında Gümüşova ile güneydoğusunda Gölyaka ilçeleri yer alır.

Karadeniz Bölgesinin yer şekillerinin özelliklerini yansıtır. Dağlar Karadeniz kıyısına paralel olarak sıralar halinde uzanır. Bu yüzden kıyıda doğal limanlar oluşamamıştır. Kıyıda yer yer falezler ve aralarında genişçe plajlar yer alır. Shef (Kıta sahanlığı) sahası dardır. Dağların, I. Jeolojik (paleozoik) zamanda oluşmuş arazi üzerinde II. Jeolojik (Mezozoik) zamanda biriken tortulların III. Jeolojik (Tersiyer) dönem başlarında, Alp - Himalaya kıvrımları oluşurken ortaya çıkmıştır. Zamanın ortalarındaki aşınmadan sonra bütün halinde tekrar yükselmiştir. Bu yükselme esnasında Kuzey Anadolu Fay Hattı oluşmuştur. Bu hat Düzce ovasının güneyinden geçmektedir. Dağların yükseltisi doğudan batıya ve iç kısımdan Karadeniz kıyısına doğru azalmaktadır. Kıyı gerisindeki yer şekilleri plato görünümündedir. Kıyı gerisindeki dağların yükseltisi 2000 m'yi geçmemektedir. Kaplandede dağı 1160 m'dir. Dağların kıyıdan iç kısımlara doğru yükseltisinin artması, kıyı ile iç kısımlar arasında yıl içinde sıcaklık farklarının fazla olmamasına ve yağış miktarının da buralarda yeterli olmasına etkisi olur.

İç kısımda yer alan Düzce ovası dört tarafı dağlarla çevrilidir. Bu dağlar ovanın kuzeyinde ve güneyinde fazla arızalı sayılmayan sıralar halinde uzanırlar. Ovanın doğu ve batısında birbirlerine yaklaşırlar. Ovanın kuzeyini Kaplandede dağları ile uzantısını Orhan dağları oluşturur. Güneyindeki sırayı, Keremali, Elmacık, Güney Bolu ve Sünnice dağları oluşturur. Ovanın önemli çıkış kapıları (geçitleri) Karadeniz'e Melen vadisi (Dokuz- Esmahanım) boğazı ile Sarıbayır (Şifalı Su) geçididir. Bu geçitle Zonguldak iline ulaşılır. Batıda Nüfren boğazı ile Aksu vadisi geçidi; güneyde Uğur dere (Derdin) geçididir. Düzce ovasının kabaca güneybatı tarafında Efteni Gölü yer alır. Alanı giderek daralmakta olan bu gölde alan daralmasını önleme çalışmaları sürdürülmektedir. Gölün alanı 1976 yılı öncesinde 580 hektar iken 1950'li yıllarda başlayan kurutma çalışmaları sonucu 25 hektara kadar düşmüştür. Göl seviyesinin yükseltisi 118 metredir. Diğer gölleri; Kaynaşlı ilçe sınırları içinde çok küçük göllerdir. Bunlar: Kurugöl, Bıçkıyanı köyünde Topuk gölü, Sarıçökek köyü sınırlarında Islakgöl, Yaylagöl dür. En önemli akarsuyu Melen çayıdır. Melen çayı Yığılca ilçe sınırları içinden doğar güneyden Efteni gölüne dökülen Uğur suyunu, Sığırlık, Samandere ve Torkul, doğudan Asar deresini, batıdan da Adapazarı Akyazı yönünden gelen Aksu deresini alır. Efteni gölünden çıkarak kuzeye yönelir.

Akçakoca Melenağzı köyünden denize dökülür. Bu akarsu üzerinde Düzce-Yığılca arasına Hasanlar Barajı kurulmuştur. Bu baraj sulama amaçlı yapılmış olup sonradan hidroelektrik üretimine geçilmiştir. Diğer akarsuları dere şeklindedir ve sık bir ağ oluştururlar. Hepsi Karadeniz'e sularını boşaltır. Kış ve ilkbahar aylarında bol su geçirirler. Bu akarsulardan önemli olanlar; Deredibi, Değirmendere ve Küpler dereleridir. Akçakoca sınırlarında Gümüşova'da Handere ve Kuzderelerin birleşmesi ile Delice suyu oluşur. Bu dere de Melen çayı ile birleşir.

Karadeniz Bölgesi'nin sınırları içinde kaldığından genel özellikleri ile Karadeniz ikliminin etkileri görülür. Ancak Karadeniz ikliminin yanı sıra Akdeniz ve Karasal iklimleri arası geçiş özelliği gösterir. İklimi çeşitli etkenlerin sonucunda şekillenir. Enlemin etkisinden dolayı sıcaklık güneyde yer alan illere göre düşük olur. Deniz kıyısında yer alan Akçakoca'ya göre Düzce ve diğer ilçeleri yaz aylarında daha sıcak, kış aylarında biraz daha soğuk olur. Ancak dağların yükseltisi kıyıdan içerlere doğru arttığından az da olsa ancak dağların yükseltisi kıyıdan içerlere doğru artığından az da olsa denizin yağış arttırıcı ılımanlaştırıcı etkisi iç kısımlarda da hissedilir. Hava kütleleri ve basınç merkezlerinin etkileri görülür. Bazı zaman kuzey kutupta oluşan soğuk hava (arktik); bazende güneyde tropikal havanın etkisinde kalarak zamansız soğukların ya da sıcakların oluşmasına neden olmaktadır. Hava basıncından orta Avrupa basıncından hareket eden hava balkanlar üzerinden gelerek kış aylarında havayı soğutup, kar yağışına neden olur. Cephe yağışlarını oluşturur. Orta Avrupa yüksek basıncı oluşamadığı zamanlar Karadeniz'in kuzeyine İzlanda alçak basıncı gelir. Bu durumda güneyden gelen tropikal hava basıncı oluşur. O zamanlar kışlar oldukça sıcak geçer. Yaz aylarında Azor yüksek basıncından Basra alçak basıncına doğru oluşan hava akımıda kuzey batıdan gelerek havanın serinlemesine, yamaç yağışlarının oluşmasına etki eder. Kuzey yönlü bu tip hava akımları Karadeniz üzerinden geldiğinden yağış ve nem getirirler.

Kıyıya paralel uzanan dağların alçaldığı yerlerde delkin etkisinden dolayı rüzgar yön kazanır. Melen Boğazında ve Nüfren Boğazından Düzce'ye doğru kuzey batı yönlü rüzgarların oluşması gibi. Düzce etrafının dağlarla çevrili olması rüzgar hızlarının azalmasına ve kış aylarında sis oluşmasına ve geç dağılmasında etkisi olur. Oluşan sisler daha sık sıcaklık terselmesidir. Akçakoca kıyılarında deniz buğusu sisleri ilkbaharda oluşur.

Aylara Göre Hakim Rüzgar Yönleri

Mayıs: Kuzeybatı / Karayel

Nisan-Haziran-Eylül-Kasım: Kuzeydoğu / Poyraz

Ocak-Mart-Ekim-Aralık: Güneydoğu / Lodos

Şubat: Güneydoğu

Bu etkenler sonucu oluşan iklim özellikleri şu şekilde tanımlanır ve özellik kazanır. Yazları sıcak, kışları ılık, her mevsim yağışlıdır; en çok yağış sonbahar ve kış aylarındadır. Yaz aylarında iki ay kadar kuraklık hissedilir.

Düzce ovasının hemen tümünde I. sınıf alüvyal toprak bulunmaktadır. Alüvyal topraklar, yüzey sularının tabanlarında ya da etki alanında akarsular tarafından taşınarak yığılmış bulunan genç sedimentler üzerinde yer alan düz, düze yakın eğimli, (A) C profilli, azonal topraklardır. Çeşitli zamanlarda gelen sedimantasyonun şiddetine göre toprak profili genellikle tabakalıdır. Üst toprağın alt toprağa geçişi belirsizdir. Üzerinde uzun yıllar geçen yerlerde hafif kireç yıkanmaları vardır. Ayrıca yer yer bulunan hidromorfik alüvyal araziler, sürekli su tutan, su sızan ya da fazla su aldıklarından uzun sure batak kalabilen yerler vardır. Düzce kent yerleşiminin üzerinde bulunduğu alüvyal topraklar çevresinde kolivyal ve kalkersiz kahverengi orman toprakları yer almaktadır. Kolivyal topraklar, yüzeysel akımla ya da yan derelerin kısa mesafelerde taşıyarak eğimin azaldığı yerlerde depo ettiği, meteryallardan oluşan (A) C profilli topraklardır. %2'den fazla eğimli düzgün topografyalı arazilerde bulunmaktadır. Kalkersiz Kahverengi Topraklarda (A) C profillidir. İyi oluşmamış gözenekli yapısı olan A horizonundaki organik madde genellikle asit karakterlidir ve mineral kısımdan ayrı ya da çok az karışmış durumdadır. Ilıman ve yağışlı iklimde bulunan yaprağını döken orman altısında oluşmaktadır. Yöredeki çukur alanlarda oluşan, eğimi az, derin alüvyal topraklardır. Bu tür topraklar Düzce ovasında geniş alanlar kaplar. Ova eğimsiz ve %75 oranında tarıma elverişli niteliktedir. Alüvyal topraklar genellikle, kumlu killi topraklar grubuna girer. Kum oranı %50 dolayında olan, organik madde ve karbonat bakımından zengin bulunan alanlar, daha nitelikli olduklarından pancar tohumu, patates tohumu, patates, sebze ve meyve üretimine; organik madde ve karbonat yönünden daha az zengin olan kesimler ise, tahıl üretimine elverişlidir.

Karadeniz bitki örtüsü zenginliğini kent çevresindeki doğala yakın alanlarda gözlemek mümkündür. Ancak yerleşimlerin gelişmesi ile hızlı değişimler oluşmaktadır. Eurosibirian bitki örtüsü yanısıra iklim özelliklerinin daha uygun olması nedeniyle Submediterranean bitki örtüsüne da rastlanmaktadır. Sahildeki makiliklerin dağlık alanlardaki orman örtüsüne geçişini sağlayan Düzce ovasında, kültür bitkileri yetiştiriciliği ile değişim görülmektedir. Verimli tarım topraklarının yer aldığı bir çöküntü ovası olarak ekolojisine uygun her tür tarım yapılabilir. Endüstri bitkileri ve özellikle tütün için uygundur. Doğal bitki örtüsü, alan kullanımlardaki çeşitlilik nedeniyle değişime uğramaktadır. Çevredeki zengin orman örtüsü (Kayın, Köknar, Meşe, Gürgen, Kestane, Ihlamur vb.) altında zengin alt örtü yer almaktadır. Düzce ve çevresinde av hayvanlarının pek çoğu yaşam ortamı bulmaktadır. Ancak bunlardan bazılarının çeşitli nedenlerle sayıları azalmış ya da yok olmuşlardır. Düzce'nin büyük bir bölümü av yasağı sınırları içerisindedir (ANONY-Maus, 1987). Yöre avcılarının belirlediklerine göre; ağaç sansarı, gelincik, tilki, kurt, çakal, porsuk, geyik, karaca, ayı, tavşan, su samuru ve çeşitli kuş türleri bulunmaktadır. Kuş türleri çoğunlukla Efteni Gölü Yaban Hayatı Koruma Alanında konakçı ya da göçmen olarak yaşamlarını sürdürmektedir.

Büyük Melen: Efteni Gölü'nün kuzeybatısından çıkan akarsu, gölün sularını Karadeniz'e boşaltır. En yüksek akımı 170 m3/sn (nisan), en az akım 8 m3/sn (ağustos)'dir.

Küçük Melen: Baba Dağı eteklerinden doğup, Yığılca ilçesinin eteklerinden geçerek sularını Hasanlar Barajına döker. Barajı oluşturan en önemli akarsu olan Küçük Melen'de en yüksek akım 230 m3/sn (nisan), en düşük akım 2,3 m3/sn (ağustos) dir. Beslenme alanı 250 km2'dir.

Aksu: Düzce'nin güneyindeki dağlardan çıkar, belirli bir kaynağı yoktur. Önce, batıya doğru akar, sonra doğuya kıvrılarak Efteni Gölü'ne dökülür. En yüksek akım 175 m3/sn (haziran), en düşük akım ise 0, 95 m3/sn (ocak) dir. Beslenme alanı 281 km2'dir.

Asar Suyu: Bolu Dağları'nın kuzey batısından doğar, yan dereler ve küçük kaynaklarla beslenerek Düzce İli'nin güneyinden geçer, Küçük Melen'e karışıp Efteni Gölü'ne dökülür. Doğu-batı doğrultusunda akan Asar Suyu'nun en yüksek akımı ise 130 m3/sn (mart), en düşük akımı ise 0,35 m3/sn (eylül)'dir. Beslenme alanı 180 km2'dir.

Uğur Suyu: Keremali Dağları'nda doğar. Belirli bir kaynağı yoktur. Yan dereler ve akarsu selciklerini toplayan Uğur Suyu, doğu-batı doğrultusunda ilerler, Asar Suyu'nun güneyinde ona paralel olarak akar ve Efteni Gölü'ne dökülür. En yüksek akım haziran, en az akım ekim ayındadır. Beslenme alanı 285 km2'dir.

Efteni Gölü: Düzce'nin 14 km güneybatısında Hamamüstü Köyü çevresindedir. Denizden yüksekliği 118 metredir. Doğudan Küçük Melen ve Uğur Suyu ile, güneyden Aksu, Beyköy, Kürtler, Hamamüstü, Kalyoncu ve Yeniköy Dereleri ile beslenir. Alanı sular çekildiği zaman 5 km2'ye düştüğü gibi taşkınlar zamanında da 25 km2'ye kadar ulaşmaktadır. En derin yeri 8 metredir. Gölde DSİ tarafından kurutma çalışmaları yapılmaktadır.

Hasanlar Barajı: Düzce Ovası'nı sulamak amacıyla Küçük Melen suyu üzerinde kurulmuştur. Baraj gölü, Düzce içindeki göllerin en büyüğüdür. Su seviyesi en büyük olduğu zaman alanı 42,5 km2 ye ulaşır.

Düzce dolaylarında linyit rezervleri saptanmıştır. Maden Tetkik Arama Enstitüsünce yapılan araştırmalarda Düzce'de kaplıca suyu ve maden suyu vardır. Ülkemizin ve hatta dünyanın en güzel ormanları Bolu Dağları üzerinde bulunmaktadır. Bolu Dağları'ndaki ormanlar özellikle büyük kentlerde yaşayan insanlar için bir dinlenme ve eğlenme yeri olmaktadır. Düzce'nin %47.95'i, Gümüşova'nın %56.13'ü, Gölyaka'nın % 65.99'u, Çilimli'nin %17.59'u Cumayeri'nin %43.05'i orman ve fundalık alandır.

Bölgede bulunan ormanların sorunları, köylünün sosyo-ekonomik yapısından kaynaklanan yerleşim ve tarım için yapılan açmalar ile kaçak orman ürünleri ticareti, böcek zararlıları ve dikkatsizlik sonucu çıkan yangınlar oluşmaktadır. Özellikle dağlık kesimlere yerleşen aileler fındık bahçesi kurmak için bilinçsizce yaptıkları açmalar sonunda fındık bitkisinin toprağı tutmaması nedeni ile erozyonu artırmaktadır. 12 Temmuz- 25 Temmuz 1995, 16 Haziran 1997, Mayıs 1998 tarihlerinde Kaynaşlı, Darıyeri Hasanbey ve Düzce'de meydana gele seller bölgede büyük hasar yaratmış ve maddi kayıplara neden olmuştur. Bölgemiz ormanlarında özellikle karaçam, sarıçam, köknar, kayın, meşe ve diğer yapraklılar şeklinde orman ağaçları bulunmaktadır. Muncurlu bölgesindeki meşe ormanları bölge için olduğu kadar Türkiye için de tip itibarı ile korunma zorunluluğu vardır. Samandere Şelalesi tabiat anıtı olağanüstü güzellikleri, insanı ürperten seve düşüşü ile mutlaka koruması gereken bir doğa harikasıdır. Efteni Gölü yaban hayatı koruma alanı olarak tescil edilmiş yaklaşık 150 civarında kuş türünü barındıran önemli bir sulak alandır.